結構為中空纖維膜、卷式膜和板式膜中的一種。
[0027]所述第二段氣體分離膜單元7的非滲透氣出氣口即是尾氣出口，尾氣出口的管道上可設有露點溫度測量儀(圖1中未顯示)，實時監(jiān)控氣體露點溫度，防止氣體在分離膜組件內凝固；尾氣出口可接氣體收集裝置或者直通大氣。
[0028]所述的后處理單元12只包括混流罐8，不含有壓縮裝置。所述第三段氣體分離膜單元9的非滲透氣出氣口連通所述壓縮裝置2進氣口的管道上設有背壓控制閥10。由于膜分離工藝的原理是利用各氣體組分在膜材料中的溶解擴散速率不同，借助膜兩側分壓差的作用下導致不同氣體通過膜壁的滲透速率不同而分離。第三段氣體分離膜單元并沒有使用壓縮機進行氣體再壓縮產(chǎn)生壓力差，而是依靠第一段分離膜單元和第二段分離膜單元的滲透側背壓作為驅動力，同時背壓控制閥將閥前壓力保持在設定值，也提供第三段氣體分離膜單元9滲透驅動力，這樣更好的實現(xiàn)氣體分離提純。
[0029]所述第三段氣體分離膜單元9的滲透氣出氣口接氦氣純度檢測裝置(圖1中未顯示)，用于對氦氣產(chǎn)氣的純度檢測，當氦氣純度為99%以上，滿足氦氣國家標準GB/T4844-2011工業(yè)氦氣純度要求時，收集氦氣于儲氣囊，或者連接其他后段提純工藝，以達到滿足氦氣國家標準GB/T4844-2011中的高純氦氣要求。
[0030]以下為采用圖1所示的裝置系統(tǒng)提純一種含氦的原料氣的提純工藝，包括以下步驟:
[0031](I)原料氣(組成30% vol氦氣和70% vol氮氣)進入混合裝置I混合，經(jīng)壓縮裝置2壓縮增壓至10 Bar?16 Bar后，然后依次進入過濾裝置3、干燥裝置4和加熱裝置5預處理，當檢測預處理后氣體的含塵和含油濃度滿足壓縮空氣IS08573-1中的一級標準，露點溫度滿足二級標準，干球溫度達到15?40°C后，氣體進入第一段氣體分離膜單元6的進氣口進行氦氣和氮氣的初級分離提純；
[0032](2)第一段氣體分離膜單元6的非滲透氣出氣口可得到70%?90% vol純度的氮氣，然后該出氣口的氣體進入第二段氣體分離膜單元7的進氣口進行氣體二級提純；
[0033](3)第二段氣體分離膜單元6的非滲透氣出氣口得到主要是氮氣成分的尾氣，此時的氮氣純度達到97% vol以上，滿足工藝氣體循環(huán)使用要求，可收集于氮氣儲氣囊中；
[0034](4)第一段氣體分離膜單元6的滲透氣和第二段分離膜單元7的滲透氣分別進入混流罐8，混合后達到80% vol到90% vol純度氦氣，再進入第三段氣體分離膜單元9的進氣口進行二級提純；
[0035](5)第三段氣體分離膜單元9的非滲透氣回流至混合裝置I的進氣口，與步驟(I)中含氦原料氣體混合，然后進入壓縮裝置2進行循環(huán)提純，以提高氦氣的回收率；
[0036](6)通過調節(jié)第三段氣體分離膜單元9非滲透側的背壓調節(jié)閥10，使第三段氣體分離膜單元9滲透氣中氦氣純度為99%以上，即滿足氦氣國家標準GB/T4844-2011工業(yè)氦氣純度要求，可滿足工藝循環(huán)使用要求，或者連接其他后段提純工藝，以達到滿足氦氣國家標準GB/T4844-2011中的高純氦氣要求。
[0037]本實用新型的裝置系統(tǒng)能夠應用于氦氣或氫氣或二氧化碳氣體的提純。本實用新型提供的提純裝置系統(tǒng)使用三段氣體分離膜的提純工藝，能夠實現(xiàn)對氣體的充分提純，氣體回收率較高；裝置系統(tǒng)的設備結構簡單緊湊，適用范圍廣，操作方便，安全可靠，自動化程度高，適應于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0038]以上的僅是本實用新型的一些實時方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.運用氣體分離膜進行提純的裝置系統(tǒng)，其特征在于，包括混合裝置(I)、前處理單元(11)、第一段氣體分離膜單元(6)、第二段氣體分離膜單元(7)、第三段氣體分離膜單元(9)及后處理單元(12)，所述第一段氣體分離膜單元(6)、所述第二段氣體分離膜單元(7)和所述第三段氣體分離膜單元(9)分別設有進氣口、非滲透氣出氣口和滲透氣出氣口 ；其中， 所述混合裝置(I)的進氣口與原料氣源連通，所述混合裝置(I)的出氣口與前處理單元(11)的進氣口連通，所述前處理單元(11)的出氣口與第一段氣體分離膜單元￠)的進氣口連通； 所述第一段氣體分離膜單元(6)的非滲透氣出氣口與所述第二段氣體分離膜單元(7)的進氣口連通，所述第一段氣體分離膜單元(6)的滲透氣與所述第二段氣體分離膜單元(7)的滲透氣混合后，通過后處理單元(12)與所述第三段氣體分離膜單元(9)的進氣口連通，所述第三段氣體分離膜單元(9)的非滲透氣出氣口通過管道回流到所述混合裝置(I)的進氣口，所述第二段氣體分離膜單元(7)的非滲透氣出氣口即尾氣出氣口，所述第三段氣體分離膜單元(9)的滲透氣出氣口即產(chǎn)品氣口。
2.根據(jù)權利要求1所述的運用氣體分離膜進行提純的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述的前處理單元(11)依次包括壓縮裝置(2)、過濾裝置(3)、干燥裝置(4)和加熱裝置(5)，所述的壓縮裝置⑵的進氣口即前處理單元(11)的進氣口，所述加熱裝置(5)的出氣口即前處理單元(11)的出氣口，所述壓縮裝置⑵的出氣口與所述過濾裝置⑶進氣口連通，所述過濾裝置(3)出氣口與所述干燥裝置(4)進氣口連通，所述干燥裝置(4)出氣口與所述加熱裝置(5)的進氣口連通。
3.根據(jù)權利要求1所述的運用氣體分離膜進行提純的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述的后處理單元(12)包括混流罐(8)，不含有壓縮裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的運用氣體分離膜進行提純的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述第三段氣體分離膜單元(9)的非滲透氣出氣口連通所述前處理單元(11)進氣口的管道上設有背壓控制閥(10)。
5.根據(jù)權利要求1所述的運用氣體分離膜進行提純的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述第一段氣體分離膜單元(6)、第二段氣體分離膜單元(7)和第三段氣體分離膜單元(9)分別包括一個或者多個并聯(lián)或者串聯(lián)連接的氣體分離膜組件。
6.根據(jù)權利要求1所述的運用氣體分離膜進行提純的裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置系統(tǒng)能夠應用于氦氣或氫氣或二氧化碳氣體的提純。
【專利摘要】本實用新型公開運用氣體分離膜進行提純的裝置系統(tǒng)，包括混合裝置、前處理單元及三段氣體分離膜單元，所述混合裝置兩端分別與原料氣及前處理單元連通，氣體經(jīng)前處理單元后進入第一段氣體分離膜單元進氣口，第一段分離膜單元非滲透氣與第二段分離膜單元進氣口連通，第一段與第二段分離膜單元滲透氣經(jīng)過混流罐與第三段分離膜單元進氣口連通，第三段分離膜單元非滲透氣出氣口處設背壓控制閥，并連通混合裝置進氣口循環(huán)提純，第二段分離膜單元非滲透氣為尾氣，第三段分離膜單元滲透氣為產(chǎn)品氣。本實用新型使用三段膜單元分離提純，可以實現(xiàn)對氦氣、氫氣、二氧化碳等氣體的充分提純，回收率較高，裝置系統(tǒng)結構簡單緊湊，適應于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】B01D53-22, C01B23-00
【公開號】CN204447689
【申請?zhí)枴緾N201520060464
【發(fā)明人】甘焱生
【申請人】甘焱生
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年1月28日